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2020-07-27
据外媒报道，俄罗斯国立科技大学（NUST MISIS）的材料科学家展示了一项新技术，可利用新原料制造铝基复合材料，此种原料是一种非常有前景的复合粉末，可用于3D打印飞机和汽车中使用的轻型、耐用外壳。与类似的原料相比，新方法让3D打印制成的复合材料的性能均匀度和硬度提高了40%。
（图片来源：俄罗斯国立科技大学）
铝基复合材料是具有独特优势的先进材料，其优势包括重量轻、强度高、热膨胀系数低以及优异的耐磨性，可用于汽车、航空航天和国防业。
此种材料之所有具有以上的性能源于其化学成分以及一种特殊的生产方法——利用选择性激光熔化（SLM）技术进行3D打印。结果，该款复合材料由被陶瓷添加剂硬化的球状铝颗粒或涂上一层氧化铝的球状铝颗粒构成。
氧化铝是改善铝复合材料机械性能的最优增强型（硬化）添加剂之一，特别是该研究的作者在实验中证明，与不添加添加剂的铝相比，氧化铝可以将3D打印的复合材料的强度提高40%。因此，在高温下，氧化铝能够让该复合材料粉末具有更好的耐热性能。与常见的陶瓷添加剂相比，氧化铝还增加了粉末成分的稳定性，使得该材料特别适用于飞机制造。
俄罗斯国立科技大学的科学家研发了一种利用水热法让铝氧化的新方法，以在铝颗粒表面形成一定厚度的增强型（硬化）氧化膜。换句话说，在每个纯铝球状颗粒表面，都形成了一个“包装”，即具有一定厚度的氧化铝层。就特性而言，此种铝复合材料特别适用于先进的增材制造（SLM技术）。
该项目负责人、国立科技大学教授Alexander Gromov表示：“该技术基于所谓的原位法，即在每个颗粒内部打造一个复合结构。原来的铝粉末（纯度为99.85%）被放入高压釜中30分钟，利用水热法，部分被氧化，结果，在铝粉末颗粒表面形成了氧化铝含量为10%至20%的氧化层。最后，该粉末在150至600摄氏度模式下被加热。”
该方法的主要优点是所获得的粉末颗粒活性高，整体性能均匀，这也是用其他方法制备铝基复合材料所无法达到的，特别是在熔融后的铝中加入陶瓷填料的方法。目前，该团队已经在增材制造法条件下测试所得到的复合材料。（余秋云）
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